Garbage Collector Verification for Proof-Carrying Code

We present the verification of the machine-level implementation of a conservative variant of the standard mark- sweep garbage collector in a Hoare-style program logic.The specification of the collector is given on a machine-level memory model using separation logic,and is strong enough to preserve the safety property of any common mutator program.Our verification is fully implemented in the Coq proof assistant and can be packed immediately as foundational proof-carrying code package.Our work makes important attempt toward building fully certified production-quality garbage collectors.     

基于分离逻辑的程序验证技术

介绍了分离逻辑的验证原理和特点及其在程序验证方面的应用实例,分析了为支持程序验证的若干分离逻辑研究进展,包括分离逻辑的自身属性、与其他逻辑的关系、对程序语言和设计模式的支持以及定理证明器等内容.指出了分离逻辑进一步深入应用所面临的问题和解决方向.     

基于分离逻辑的程序验证研究综述

上世纪60-70年代以来,虽然有Floyd-Hoare逻辑的出现,但是使用形式化工具对命令式程序的正确性和可靠性进行自动验证一直被认为是极具挑战性、神圣不可及的工作.上世纪末由于更多的科研投入,特别是微软、IBM等大型公司研发部门的大量人力物力的投入,程序验证方面在本世纪初取得了不少进展,例如用于验证空客代码无运行时错误的ASTRÉE工具,用于Windows设备驱动里关于过程调用的协议验证的SLAM工具.但这些工具并没有考虑动态创建的堆（Heap）：ASTRÉE工具假设待验证代码没有动态创建的堆,也没有递归;SLAM假设待验证系统已经有了内存安全性.事实上很多重要的程序,例如Linux内核、Apache、操作系统设备驱动程序等等,都涉及到对动态创建堆的操作.如何对这类操作堆的程序（heap-manipulating programs）进行自动验证仍然是个难题.2001-2002年分离逻辑（separation logic）提出后,其分离（separation）思想和相应的框（frame）规则使得局部推理（local reasoning）可以很好地应用到程序验证中.自2004年以来,基于分离逻辑对操作动态创建堆的程序进行自动验证方面的研究有了很大的进展,取得了很多令人瞩目的成果,例如SpaceInvader/Abductor、Slayer、HIP/SLEEK、CSL等工作.本文将着重对这方面的部分重要工作进行阐述.     

基于隔离逻辑的并行程序可靠性验证方法

并行程序验证的复杂性在于执行流程的不确定性以及由此导致的执行规模变大,使得验证的内容和目标之间的关系不明确。为解决该问题,提出一种基于隔离逻辑的并行程序可靠性验证方法。通过变量的执行关系图,描述变量相关的语句及执行关系,将所需验证的程序性质逻辑式转换为变量并行语句序列的逻辑组合式,使得性质表达式与并发程序的语句相关联。根据逻辑组合式确定语句执行序列和前后件逻辑表达式,基于并发隔离逻辑的公理系统对语句执行序列进行验证,并根据验证结果对并发程序进行修改和完善。通过对银行柜台业务办理的功能模块验证结果表明该方法是有效的。     

一种高效的垃圾收集器CCone

为提高堆空间的利用率,许多垃圾收集器在标记扫描对象后加入"压缩"过程,主要有"标记-压缩"和"拷贝"两类垃圾收集器.垃圾收集时需要暂停程序的运行,为了减少这种时间开销,基于"拷贝"算法,垃圾收集器CCone在一次堆遍历中完成压缩过程和引用更新过程,而现有的算法至少需要两遍.此外,CCone基于"拷贝"算法充分利用多核和多线程技术,以页为单位,利用多线程启动多个垃圾收集器对堆空间进行垃圾回收.性能测试表明并行的CCone相比较传统的压缩垃圾收集器在吞吐量上有超过10%的提升,而由算法带来的开销可以忽略不计.     

时态逻辑与程序验证

近年来,时态逻辑大量应用于程序验证,采取的途径随使用的时态逻辑的形式和方法的不同而异。本文用自动机理论研究几种时态逻辑(LTL,BTL,POTL)的模型和模型生成子,并讨论用时态逻辑进行程序验证的的重要途径。     

一种改进的增量式JVM垃圾收集算法

非增量式Java虚拟机(JVM)垃圾回收算法的内存开销较大。为此,提出一种基于栈式分配策略的JVM增量式垃圾收集算法。对Java栈帧进行改造使其支持存储对象,改进增量式收集器中堆空间的划分、引用跟踪方式,以减少垃圾收集带来的不确定性暂停。实验结果表明,该算法能有效减少暂停的频率和时长,提高运行速度。     

基于插桩和布尔逻辑的运行时程序验证框架

针对软件测试和静态程序验证中存在的连续性程序执行验证和推理问题,提出一个基于程序插桩和布尔逻辑的运行时程序验证框架——RPA。定义一种用于描述运行时程序性质和规范的动态逻辑语言RPAL,实现自动化插桩以收集运行时程序状态信息,设计一个支持高效验证的句子调度算法。实验结果表明,结合合适的谓词扩展,RPA可以有效地验证和分析软件逻辑,发现潜在的软件错误。